Formelsammlung Physik: Atom- und Kernphysik

Aufbau von Atomen

Energiebilanz für emittiertes oder absorbiertes Licht	$\mathrm{\Delta }E=E_n-E_m$ $\mathrm{\Delta }E=h\cdot f$	$E_n,E_m$ = Energieniveaus des Atoms $f$ = Frequenz des Lichtes $h$ = Planck-Konstante $h=6,62608\cdot 10^{-34}\frac{\mathrm{k}\mathrm{g}\cdot {\mathrm{m}}^2}{\mathrm{s}}$
Spektralserien des Wasserstoffatoms	$\frac{1}{\lambda }=R_H\cdot (\frac{1}{n^2}-\frac{1}{m^2})$ $f=R_y\cdot (\frac{1}{n^2}-\frac{1}{m^2})|n<m$	$\lambda$ = Wellenlänge $R_H$ = Rydberg-Konstante $R_H=1,09737315\cdot 10^7{\mathrm{m}}^{-1}$ $R_y$ = Rydberg-Frequenz $R_y=3,28984195\cdot 10^{15}\mathrm{H}\mathrm{z}$
Relative Atommasse	$A_{\mathrm{r}}=\frac{m_{\mathrm{A}}}{\mathrm{u}}$	$m_{\mathrm{A}}$ = Masse des Atoms u = atomare Masseneinheit $1\mathrm{u}=1,660540\cdot 10^{-27}\mathrm{k}\mathrm{g}$
Nukleonenzahl (Massenzahl)	$A=Z+N$	$X$ = Symbol des Elements $Z$ = Protonenzahl (Kernladungszahl, Ordnungszahl im Periodensystem) $A$ = Massenzahl $N$ = Neutronenzahl $m_p$ = Masse eines Protons $m_p=1,6726231\cdot 10^{-27}\mathrm{k}\mathrm{g}$ $m_n$ = Masse eines Neutrons $m_n=1,6749286\cdot 10^{-27}\mathrm{k}\mathrm{g}$ $c$ = Lichtgeschwindigkeit im Vakuum $c=2,99792458\cdot 10^8\frac{\mathrm{m}}{\mathrm{s}}$
Symbolschreibweise	${}_Z^{A}X$
Kernmasse $m_{\mathrm{K}}$ und Massendefekt $\mathrm{\Delta }m$	$m_{\mathrm{K}}<Z\cdot m_p+N\cdot m_n$ $\mathrm{\Delta }m=(Z\cdot m_p+N\cdot m_n)-m_{\mathrm{K}}$
Kernbindungsenergie	$E_{\mathrm{B}}=\mathrm{\Delta }m\cdot c^2$

Ionisierende Strahlung

Aktivität einer radioaktiven Substanz	$A=\frac{\mathrm{\Delta }N}{\mathrm{\Delta }t};A=A_0\cdot e^{-\lambda \cdot t}$	$\mathrm{\Delta }N$ = Anzahl der zerfallenen Atomkerne $\mathrm{\Delta }t$ = Zeitspanne $A_0$ = Anfangsaktivität $E$ = von einem Körper aufgenommene Energie $m$ = Masse eines Körpers $N_0$ = Anzahl der zum Zeitpunkt t=0 vorhandenen, nicht zerfallenen Atomkerne $N$ = Anzahl der nicht zerfallenen Atomkerne $\lambda$ = Zerfallskonstante $t$ = Zeit $T_{1/2}$ = Halbwertszeit $e$ = Eulersche Zahl
Energiedosis	$D=\frac{E}{m}$
Äquivalentsdosis	$H=D\cdot q$
Zerfallsgesetz	$N=N_0\cdot e^{-\lambda \cdot t}$ $N=N_0\cdot {\left(\frac{1}{2}\right)}^{\frac{t}{T_{1/2}}}$
Halbwertszeit $T_{1/2}$	$T_{1/2}=\frac{\ln 2}{\lambda }$